JPH06128706A

JPH06128706A - 非晶質軟磁性材料

Info

Publication number: JPH06128706A
Application number: JP4277601A
Authority: JP
Inventors: Tatsuo Hisamura; 達雄久村; Yukari Uchiumi; ゆかり内海
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1992-10-16
Filing date: 1992-10-16
Publication date: 1994-05-10

Abstract

(57)【要約】【目的】磁気特性及び耐摩耗耗性に優れた非晶質軟磁性
材料を提供することを目的とする。【構成】Ｃｏ_xＺｒ_yＰｄ_zＭ_aＮ_b（ただし、Ｍは、
Ｎｂ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｗ、Ｖの少なくとも一種を表
す。）なる組成式で表され、８２≦ｘ≦９４４≦ｙ≦１０１≦ｚ≦８２≦ａ≦８１≦ｂ≦９ｘ＋ｙ＋ｚ＋ａ＋ｂ＝１００（ｘ、ｙ、ｚ、ａ、ｂは原子％を表す。）であることを特徴とする非晶質軟磁性材料。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、非晶質軟磁性材料に関
するものであり、さらに詳細にはＣｏ、Ｚｒ、Ｐｄ、Ｍ
（ただし、Ｍは、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｗ、Ｖの少
なくとも一種を表す。）を主成分とし、且つ窒素Ｎを含
有してなる非晶質軟磁性材料に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えばＶＴＲ（ビデオテープレコーダ）
等の磁気記録再生装置においては、記録信号の高密度化
や高周波数化等が進められており、この高密度記録化に
対応して磁気記録媒体として磁性粉にＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ
等の強磁性金属の粉末を用いた所謂メタルテープや強磁
性金属材料を蒸着によりベースフィルム上に被着した所
謂蒸着テープ等が使用されるようになっている。そし
て、この種の磁気記録媒体は、高い残留磁束密度Ｂｒと
高い保磁力Ｈｃを有するために、記録再生に用いる磁気
ヘッドのヘッド材料にも高い飽和磁束密度Ｂｓと高い透
磁率を有することが要求されている。

【０００３】また、磁気ヘッドによる記録再生は、コア
のギャップ部が磁気記録媒体に接触して磁界を印加する
ことによって行なわれるので、ギャップ部が常に磁気記
録媒体に接触し得ることが必要である。したがって、こ
のようなコア材料としては、上述のような磁気特性に加
えて、ギャップ部が磁気記録媒体の走行によって摩損が
生じて形状が変化しないように、耐摩耗性を有すること
が重要となる。

【０００４】一方、上述の高密度記録化に伴って、磁気
記録媒体に記録される記録トラックのトラック幅の狭小
化も進められており、これに対応して磁気ヘッドのトラ
ック幅も極めて狭いものが要求されている。

【０００５】そこで従来、セラミックス等の非磁性基板
上に磁気コアとなる磁性薄膜と絶縁層を交互に被着形成
し、これをトラック部分とした所謂複合型磁気ヘッド
や、磁性薄膜や導体薄膜を絶縁体薄膜を介して多層積層
構造とした薄膜磁気ヘッド等が提案されている。この種
の磁気ヘッドに使用される磁性薄膜としてＦｅ、Ａｌ、
Ｓｉを主成分とするセンダスト合金薄膜があるが、セン
ダストは飽和磁束密度が１．１テスラで、また透磁率も
２０００〜３０００程度のため、将来の更なる高密度記
録化に対して磁気特性としては十分とは言えない。

【０００６】Ｃｏ系の非晶質磁性合金（所謂アモルファ
ス磁性合金材料）は原理的に結晶磁気異方性を有しない
ため、３０００〜５０００の高い透磁率を得ることが可
能であるが、耐摩耗を向上させるために添加物を多量混
入させると飽和磁束密度が低下するため好ましくない。
これらの問題の解決を図るべく組成を調整したアモルフ
ァス合金材料として、特開平４−１７４５０３には、Ｃ
ｏＺｒＰｄＭ（ただし、Ｍは、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｔ
ａ、Ｗ、Ｖの少なくとも一種を表す。）が提案されてい
るが、フェライトに比べればやはり耐摩耗性は十分とは
言えない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、上述
の従来のものの有する欠点を解消するために提案された
ものであって、磁気特性および耐摩耗性に優れた非晶質
軟磁性材料を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、前述の如
き目的を達成せんものと鋭意研究の結果、Ｃｏ、Ｚｒ、
Ｐｄ、Ｍ（ただし、Ｍは、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｔａ、
Ｗ、Ｖの少なくとも一種を表す。）を主成分とする非晶
質磁性材料に窒素Ｎを添加することにより、透磁率を低
下させることなく硬度を改善することができることを見
いだし本発明を完成するに至ったものであって、Ｃｏ、
Ｚｒ、Ｐｄ、Ｍ（ただし、Ｍは、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｔ
ａ、Ｗ、Ｖの少なくとも一種を表す。）を主成分とし、
上記Ｃｏ、Ｚｒ、Ｐｄ、Ｍの組成範囲がそれぞれ８２
〜９４原子％Ｃｏ、４〜１０原子％Ｚｒ、１〜８原子％
Ｐｄ、２〜８原子％Ｍであって、さらに１〜９原子％の
窒素Ｎを含有することを特徴とするものである。

【０００９】本発明に係る非晶質軟磁性材料は、Ｃｏ、
Ｚｒ、Ｐｄ、Ｍ（ただし、Ｍは、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｔ
ａ、Ｗ、Ｖの少なくとも一種を表す。）を主成分とする
非晶質軟磁性材料であり、さらに重要なことは窒素Ｎを
含有することである。

【００１０】図１に、非晶質軟磁性薄膜中に含まれる窒
素Ｎの量と１ＭＨｚでの透磁率の関係を示す。また、図
２に非晶質軟磁性薄膜中に含まれる窒素Ｎの量とビッカ
ース硬度の関係を示す。なお、ここで上記非晶質軟磁性
薄膜は、Ｃｏ８４原子％、Ｚｒ７原子％、Ｐｄ４原子
％、Ｍｏ５原子％からなる合金インゴットをターゲット
として用い、窒素Ｎ₂を含むＡｒガス雰囲気中でスパッ
タリングを行なうことにより作製し、上記雰囲気中の窒
素Ｎ₂の割合を変えることにより上記非晶質軟磁性薄膜
に含まれる窒素Ｎの含有量を制御したものである。

【００１１】前記図２より、非晶質軟磁性薄膜中の窒素
Ｎの含有量が増加するに伴って硬度が増加し、窒素の含
有量が９原子％を越えたあたりから硬度はほぼ一定値に
達する。一方、図１より、透磁率は非晶質軟磁性薄膜中
の窒素Ｎの含有量が増加してもほとんど変化せず、窒素
Ｎの含有量が９原子％を越えたあたりから急激に減少す
る。

【００１２】したがって、本発明に係る非晶質軟磁性材
料中の窒素Ｎの含有量としては１〜９原子％の範囲であ
ることが好ましい。上記含有量が１原子％未満であると
十分な効果が期待出来ず、また上記含有量が９原子％を
越えると透磁率が低下する。

【００１３】一方、上記非晶質軟磁性材料の主成分であ
るＣｏ、Ｚｒ、Ｐｄ、Ｍ（ただし、Ｍは、Ｎｂ、Ｍｏ、
Ｃｒ、Ｔａ、Ｗ、Ｖの少なくとも一種を表す。）の組成
範囲としては、十分な耐蝕性と耐摩耗性を保ちながら高
い飽和磁束密度を得るためには、上記Ｃｏ、Ｚｒ、Ｐ
ｄ、Ｍの含有量がそれぞれ、８２〜９４原子％、４〜１
０原子％、１〜８原子％、２〜８原子％であることが好
ましい。

【００１４】すなわち本発明の非晶質軟磁性材料をＣｏ_xＺｒ_yＰｄ_zＭ_aＮ_b （ただし、Ｍは、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｗ、Ｖの少
なくとも１種を表す。）なる組成式で表わしたときに、その組成範囲が８２≦ｘ≦９４４≦ｙ≦１０１≦ｚ≦８２≦ａ≦８１≦ｂ≦９ｘ＋ｙ＋ｚ＋ａ＋ｂ＝１００（ｘ、ｙ、ｚ、ａ、ｂは原子％を表す。）であることが望ましい。

【００１５】ところで、本発明の非晶質軟磁性材料の製
造方法としては、種々の方法が考えられるが、例えば一
般の溶解による方法では均一に多量の窒素を導入するこ
とは難しい。すなわち、通常窒素は合金溶融中にスラグ
として浮上し不純物として合金と分離されてしまうので
ある。

【００１６】そこで、上記磁性材料の製造方法として
は、ガス中蒸着法、クラスターイオンビーム法やスパッ
タ法等が考えられるが、特に上記非晶質軟磁性材料を垂
直記録用単磁極ヘッドや狭トラックリングヘッド等に利
用する場合には極めて膜厚の薄いものが要求されるの
で、スパッタ法の採用が有利である。スパッタ法として
は、例えば二極式スパッタ法、三、四極式スパッタ法、
バイアス式スパッタ法、対向ターゲット式スパッタ法等
が挙げられるが何れの方法であってもよい。このスパッ
タ法によれば、非晶質化が容易で、数１０ナノメートル
から数ミリメートル程度の薄膜が作製可能であって、ま
た、膜の密着性に優れる等、本発明に係る非晶質軟磁性
薄膜を作製するうえで好適である。また上記非晶質軟磁
性材料に窒素を導入する方法としては、

【００１７】（１）窒素ガスを含む雰囲気中で上記スパ
ッタ等を行ない、この窒素ガスの濃度によってえられる
非晶質軟磁性材料中の窒素Ｎの含有量を調整して導入す
る方法、（２）窒素と各成分のうちの１種の元素との化
合物と、残りの成分の合金とを蒸発源として使用し、得
られる非晶質軟磁性材料中に窒素を導入する方法、等が
挙げられる。

【００１８】さらに、上記非晶質軟磁性材料を構成する
Ｃｏ、Ｚｒ、Ｐｄ、Ｍ（ただし、Ｍは、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｃ
ｒ、Ｔａ、Ｗ、Ｖの少なくとも一種を表す。）等の各成
分元素の組成を調整する方法としては、（１）Ｃｏ、Ｚ
ｒ、Ｐｄ、Ｍ（ただし、Ｍは、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｔ
ａ、Ｗ、Ｖの少なくとも一種を表す。）等を所定の割合
となるように秤量し、これらをあらかじめ、例えば高周
波溶解炉等で溶解して合金インゴットを形成しておき、
この合金インゴットを蒸着源として使用する方法、

【００１９】（２）各成分の単独元素の蒸発源を用意
し、これら蒸発源の数で組成を制御する方法、（３）各
成分の単独元素の蒸発源を用意し、これら蒸発源に加え
る出力（印加電力）を制御して蒸発スピードをコント
ロールし組成を制御する方法、（４）合金を蒸発源とし
て蒸着しながら他の元素を打ち込む方法、等が挙げられ
る。

【００２０】

【作用】本発明の非晶質軟磁性材料においては、ＣｏＺ
ｒＰｄＭ（ただし、Ｍは、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｔａ、
Ｗ、Ｖの少なくとも一種を表す。）系の非晶質軟磁性材
料に窒素Ｎを添加することにより、高透磁率を有すると
ともに、耐摩耗性の改善が達成される。

【００２１】

【実施例】次に、本発明の具体的な実施例について説明
するが、本発明がこれら実施例に限定されるものでない
ことは言うまでもない。先ず、Ｃｏターゲット上にＺ
ｒ、Ｐｄ、Ｍ（ただし、Ｍは、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｔ
ａ、Ｗ、Ｖの少なくとも一種を表す。）の金属片を乗
せ、これらの数を調整しながらＤＣ二極スパッタ装置を
用い、窒素Ｎ₂を含むＡｒガス中でスパッタリングを行
なうことにより、セラミック基板上に非晶質軟磁性薄膜
を作製した。

【００２２】このようにして作製された非晶質軟磁性薄
膜の組成及び磁気特性、耐摩耗性（硬度）の測定結果を
表１に示す。なお作製した非晶質軟磁性薄膜は、２．８
ｍｍ×２５ｍｍの短冊形状であり、膜厚は磁気特性測定
用には約５μｍに、ビッカース硬度測定用には約１０μ
ｍに設定した。

【００２３】磁気特性は、作製した非晶質軟磁性薄膜を
３５０℃、３０分間回転磁場中で処理し、２００℃、３
０分間短冊の幅方向に０．４テスラの磁場を印加した
後、短冊の長手方向に対して８の字コイル法により測定
した。なお、回転磁場中処理は、０．４テスラ、１００
ｒ／ｍｉｎに設定して行なった。

【００２４】また、硬度はハードネステスタ（ＡＫＡＳ
ＨＩ社製、商品名ＭＶＰ−Ｇ６）によって測定し、膜の
組成はＥＰＭＡ（Ｘ線マイクロアナライザ）による定量
分析から求めた。

【００２５】

【表１】

【発明の効果】以上述べたように、本発明においてはＣ
ｏＺｒＰｄＭ（ただし、Ｍは、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｔ
ａ、Ｗ、Ｖの少なくとも一種を表す。）系非晶質軟磁性
材料に窒素Ｎを含有されることにより高透磁率を有する
とともに、良好な耐摩耗性を得ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】非晶質軟磁性材料中の窒素含有量と１ＭＨｚに
おける透磁率の関係を示す特性図である。

【図２】非晶質軟磁性材料中の窒素含有量とビッカース
硬度の関係を示す特性図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｃｏ_xＺｒ_yＰｄ_zＭ_aＮ_b（ただし、
Ｍは、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｗ、Ｖの少なくとも一
種を表す。）なる組成式で表され、８２≦ｘ≦９４４≦ｙ≦１０１≦ｚ≦８２≦ａ≦８１≦ｂ≦９ｘ＋ｙ＋ｚ＋ａ＋ｂ＝１００（ｘ、ｙ、ｚ、ａ、ｂは原子％を表す。）であることを特徴とする非晶質軟磁性材料。